Discs, large homolog-associated protein

GKAP/SAPAP

Discs, large (Drosophila) homolog-associated protein 1
Identifiers
Symbols	DLGAP1; DAP-1; DAP-1-ALPHA; DAP-1-BETA; FLJ38442; GKAP; MGC88156; SAPAP1; hGKAP
External IDs	OMIM: 605445 MGI: 1346065 HomoloGene: 31258 GeneCards: DLGAP1 Gene
Gene Ontology Molecular function • protein binding • protein domain specific binding Cellular component • cellular_component • plasma membrane • postsynaptic density • cell junction • synapse • postsynaptic membrane Biological process • synaptic transmission Sources: Amigo / QuickGO
RNA expression pattern
More reference expression data
Orthologs
Species	Human	Mouse
Entrez	9229	224997
Ensembl	ENSG00000170579	ENSMUSG00000003279
UniProt	O14490	Q3TSN1
RefSeq (mRNA)	NM_001003809.2	NM_027712
RefSeq (protein)	NP_001003809.1	NP_081988
Location (UCSC)	Chr 18: 3.5 – 4.15 Mb	Chr 17: 70.32 – 71.17 Mb
PubMed search	[1]	[2]

Discs, large (Drosophila) homolog-associated protein 2
Identifiers
Symbols	DLGAP2; DAP2; SAPAP2
External IDs	OMIM: 605438 MGI: 2443181 HomoloGene: 3484 GeneCards: DLGAP2 Gene
Gene Ontology Molecular function • protein binding Cellular component • neurofilament • plasma membrane • postsynaptic density • cell junction • synapse • postsynaptic membrane Biological process • cell-cell signaling • neuron-neuron synaptic transmission Sources: Amigo / QuickGO
RNA expression pattern
More reference expression data
Orthologs
Species	Human	Mouse
Entrez	9228	244310
Ensembl	ENSG00000198010	ENSMUSG00000047495
UniProt	Q9P1A6	Q0VF59
RefSeq (mRNA)	NM_004745	NM_172910
RefSeq (protein)	NP_004736	NP_766498
Location (UCSC)	Chr 8: 1.45 – 1.66 Mb	Chr 8: 14.1 – 14.85 Mb
PubMed search	[3]	[4]

Discs, large (Drosophila) homolog-associated protein 4
Identifiers
Symbols	DLGAP4; DAP4; DLP4; FLJ20588; KIAA0964; MGC131862; RP5-977B1.6; SAPAP4
External IDs	MGI: 2138865 HomoloGene: 8935 GeneCards: DLGAP4 Gene
Gene Ontology Molecular function • protein binding Cellular component • membrane Biological process • cell-cell signaling Sources: Amigo / QuickGO
RNA expression pattern
More reference expression data
Orthologs
Species	Human	Mouse
Entrez	22839	228836
Ensembl	ENSG00000080845	ENSMUSG00000061689
UniProt	Q9Y2H0	n/a
RefSeq (mRNA)	NM_001042486.2	NM_001042487
RefSeq (protein)	NP_001035951.1	NP_001035952
Location (UCSC)	Chr 20: 34.89 – 35.16 Mb	Chr 2: 156.44 – 156.59 Mb
PubMed search	[5]	[6]

名称

　GKAPという名称はguanylate kinase-associated proteinに由来する。興奮性シナプスの裏打ち蛋白質postsynaptic density (PSD)-95のguanylate kinase領域に結合する蛋白質としてラットとヒトの蛋白質が最初に報告された。PSD-95は別名でsynapse-associated protein (SAP)90ともよばれるが、GKAPの報告とほぼ同時期に、SAP90に結合する蛋白質として、４種類のラットSAP-associated protein(SAPAP)がSAPAP1、-2、-3、-4として報告された。これらのSAPAPは互いに相同でアイソフォームとみなされる。ラットGKAPは666アミノ酸からなり、992アミノ酸からなるラットSAPAP1のN末端を欠損するalternative splicing variantにあたる。PSD-95のアイソフォームのひとつDlg1(SAP97とも呼ばれ、神経細胞以外にも発現し、細胞極性に関係する)に結合する蛋白質として、やはりほぼ同時期に報告されたDLG-associated protein(DAP)-1はヒトのSAPAP1に相当する。SAPAP1はGKAP/SAPAP1/DAP-1と、それ以外のアイソフォームは、SAPAP2、-3、-4と表記されることが多い。cGMP-dependent protein kinase-anchoring proteinとglucokinase-associated phosphataseもGKAPと表記されるので、注意が必要である。Hugo Gene Nomenclature Committeeによるオフィシャルネームでは、ヒトの遺伝子は、DLGAP1、-2、-3、-4と表記され、SAPAP1、-2、-3、-4に対応している。それぞれの遺伝子は、18番、8番、1番、20番染色体上にある。DLGAP1には8個のvariantsが登録されている。以下、本稿においては、DLGAPとして表記する。

構造と相互作用分子

　4つのアイソフォームはアミノ酸レベルで40－50％の相同性があり、いずれも、中央部に14アミノ酸からなる5回の繰り返し配列を持ち、その部位でPSD-95、MAGI2/S-SCAMのguanylate kinase領域に結合する。繰り返し配列よりN末端側には特徴的配列がないが、ニューロフィラメント (neurofilament)などの中間系フィラメントに結合する。繰り返し配列のC末端側のプロリンリッチ配列を介して、チロシンキナーゼAbl/Arg結合蛋白質であるnArgBP2のSH3領域に結合する。さらにそれよりもC末端側でダイニン軽鎖 (dynein light chain)　LC1、LC8に結合するが、その部分には特徴的配列を欠く。C末端にPDZ結合モチーフをもち、ShankのPDZ領域に結合する。その他、神経型一酸化窒素合成酵素とも結合する。DLGAP3は、FAK、PYK2と相互作用すると報告されている。CaMKII、p38 MAPKによりリン酸化されることも報告されている。相互作用分子の研究には、DLGAP1のラット、マウスホモログが用いられていることが多いが、アミノ酸配列の相同性に照らすと、報告されている相互作用の多くは、種とアイソフォームを超えて保存されていると推測される。

発現

　神経細胞以外にもmRNAはあり、蛋白質も発現していると考えられるが、神経細胞における発現が極めて高い。脳内での各種アイソフォームの発現については、mRNAレベルでは4つのアイソフォームについて、蛋白質レベルではDLGAP2以外の3つのアイソフォームについて、ラット、マウス脳を用いた解析結果が報告されている。ちなみに、「異なるアイソフォームの分布は、オーバーラップしているが、それぞれに特異的である」と表現される。例えば、小脳を例にとると、DLGAP2は小脳になく、DLGAP1は顆粒細胞、プルキンエ(Purkinje)細胞の両方に等しく、DLGAP3は顆粒細胞に強く、DLGAP4はPurkinje細胞に強く発現する。海馬では、DLGAP1はCA1、CA3の錐体細胞と歯状回の顆粒細胞に発現するが、DLGAP4は歯状回の顆粒細胞にはない。DLGAP3は線条体に強く発現している。DLGAP3ノックアウトマウスの表現型が、線条体局所へのDLGAP3の強制発現により回復する観察から、DLGAP3は線条体において、他のアイソフォームによっては代償されない機能を果たしていると推論される。さらに、DLGAP3のmRNAは、神経細胞の細胞体でなく樹状突起に分布する点でも注目されている。

機能、性状

　DLGAPはNMDA型グルタミン酸受容体の裏打ち蛋白質PSD-95に結合する分子として同定され、Shankにも結合するため、興奮性シナプスの足場蛋白質と見なされている。上述のように、多くの相互作用分子が同定されているものの、個々の相互作用の生理的意義は必ずしも明快に示されているとはいえない。Dynein light chainとの結合からは、PSD-95を含む複合体の輸送を担う機能が措定されている。DLGAP3ノックアウトマウスでは、DLGAP3が本来、強く発現する線条体の神経細胞において、代謝型グルタミン酸受容体5（mGluR5）が細胞膜表面に留まり、そのシグナル活性が上昇し、結果、AMPA型グルタミン酸受容体のシグナルの抑制、エンドカンナビノイド (endocannabinoid)による異常なシナプス抑制が観察される。この知見をもとに、DLGAP3にはmGluR5のエンドサイトーシスを制御する機能があると推論されている。グリア細胞では、Dlg1をダイニン (dynein)につなぐ作用を通じて、中心体 (centrosome)の細胞内の位置決めに関与すると報告されている。なお、いずれのSAPAPも界面活性剤に不溶性であるが、その不溶性はN末端に依存し、N末端を欠くGKAP(DLGAP1 variant2)は比較的可溶化されやすい。神経細胞に発現させた場合のSAPAP1(DLGAP1 variant1)とGKAPの挙動にも、差異があると予測される。したがって、それぞれの研究で、GKAPが論じられているのか、SAPAP1が論じられているのかについて、注意を払う必要がある。

ヒト疾病との関係

　DLGAP3ノックアウトマウスは、ヒトにおける強迫性障害 (obsessive-compulsive disorder(OCD))を連想させる行動異常を示す。この観察から、DLGAP3遺伝子は、ヒトのOCD、及び、OCDに関連するgrooming disorder、トゥーレット症候群 (Tourette syndrome)の原因遺伝子であるという仮説が立てられ解析がなされているが、現時点では、promising functional candidate geneという評価に止まり、決定的な連関は示されていない。このほか、統合失調症患者において、DLGAP1の発現が高まっているという報告もある。

重要な関連語：PSD-95、MAGI2/S-SCAM、Shank

(執筆者：畑　裕、担当編集委員：柚崎通介）